DE3006098C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Formkörpern aus Keramik oder Metall mit dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a method for manufacturing position of shaped bodies made of ceramic or metal with the Preamble of claim 1.
Gemäß einem in der DE-OS 27 15 563 beschriebenen Verfahren wird bei der Herstellung der Formkörper ein Keramikpulver oder ein Metallpulver mit einem Harz vermischt, die Mi schung geformt, um einen Grünkörper zu erhalten, und min destens ein Teil des Bindemittels durch Behandlung des Grünkörpers mit einem Lösungsmittel für das Bindemittel entfernt. Dabei wird der Grünkörper auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Bindemittels erwärmt und der er wärmte Grünkörper in einen Dampf des Lösungsmittels einge bracht. Anschließend wird der Grünkörper in ein Bad eines flüssigen Lösungsmittels für das Bindemittel eingetaucht, und schließlich wird das so behandelte Produkt unter Ent fernung des restlichen Bindemittels gebrannt.According to a method described in DE-OS 27 15 563 is a ceramic powder in the manufacture of the moldings or a metal powder mixed with a resin, the Mi shaped to obtain a green body and min least a part of the binder by treating the Green body with a solvent for the binder away. The green body heats up to a temperature heated above the melting point of the binder and he warmed green bodies in a vapor of the solvent brings. Then the green body is placed in a bath immersed liquid solvent for the binder, and finally the product treated in this way is Ent Removal of the remaining binder burned.
Das bekannte Verfahren ist hinsichtlich der verwendbaren Bindemittel und Lösungsmittel beschränkt. Darüber hinaus ist der Verfahrensablauf zur Herauslösung des Bindemittels aus dem Grünkörper apparativ aufwendig und kompliziert. Andererseits ist es bekannt, zur Herstellung von geform ten Keramikteilen eine Mischung von Bindemittelharz und Keramikpulver mittels eines Spritzguß- oder Spritzpreß verfahrens zu verformen und anschließend das in dem ge formten Produkt eingeschlossene Harz zu zersetzen oder herauszubrennen. Bei einer derartigen, lediglich durch eine Hitzebehandlung des Formkörpers erfolgenden Entfer nung des Harzes kann jedoch trotz Vorsichtsmaßnahmen, wie beispielsweise einer äußerst langsamen Temperatursteige rung, die Bildung von Rissen bzw. eine Expansion oder De formation des Formkörpers nicht verhindert werden. Die bekannten Verfahren sind somit industriell nicht zufrie denstellend.The known method is usable Binder and solvent limited. Furthermore is the procedure for removing the binder from the green body complex and complicated. On the other hand, it is known to produce molded ceramic parts a mixture of binder resin and Ceramic powder by means of an injection molding or injection press deform the process and then that in the ge molded product to decompose or encapsulated resin burn out. In such a case, only by a heat treatment of the molded body removal However, despite precautions such as for example an extremely slow temperature rise tion, the formation of cracks or an expansion or de formation of the molded body can not be prevented. The known processes are therefore not satisfied industrially presenting.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein in dustriell vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Keramik oder Metall zu schaffen, bei dem das Bindemittel-Harz aus dem Grünkörper auf effiziente Weise entfernt und ein gebrannter Formkörper ohne Defor mationen oder Rißbildung erhalten wird.It is therefore an object of the present invention to industrially advantageous process for the production of To create shaped bodies made of ceramic or metal, in which the binder resin from the green body to efficient Way removed and a fired molded body without defor mations or cracking is obtained.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Hauptan spruch gekennzeichnete Verfahren gelöst.This object is achieved by the main one Proceed marked procedure solved.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet.Preferred embodiments of the invention are in the sub claims marked.
Vorzugsweise wird der Mischung ein Weichmacher einver leibt, um den in dem organischen Lösungsmittel löslichen Harzanteil wirksam aufzulösen und um gleichzeitig die Verformbarkeit zu verbessern und die Dichte zu erhöhen. A plasticizer is preferably added to the mixture remains the soluble in the organic solvent Resolve resin content effectively and at the same time the Improve ductility and increase density.
Der Mischung aus einem Keramikpulver oder einem Metall pulver und den genannten zwei Harzarten, nämlich dem in dem organischen Lösungsmittel löslichen Harz und dem un löslichen Harz, werden vorzugsweise ein Weichmacher und ein Gleitmittel einverleibt.The mixture of a ceramic powder or a metal powder and the two types of resin mentioned, namely that in the organic solvent-soluble resin and the un soluble resin, are preferably a plasticizer and incorporates a lubricant.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten orga nischen Lösungsmittel sollten gegenüber den als Komponen ten des Formkörpers verwendeten Keramikmaterialien inert sein und diese nicht auflösen und sollten vorzugsweise leicht zugänglich, relativ wirtschaftlich und einfach, d. h. ohne Explosionsgefahr, zu handhaben sein.The orga used in the method according to the invention nical solvents should be used as components Certain ceramic materials used inert and should not resolve them and should preferably easily accessible, relatively economical and simple, d. H. be handled without risk of explosion.
Die Einteilung der in einem organischen Lösungsmittel lös lichen Harze oder der in einem organischen Lösungsmittel unlöslichen Harze hängt von den Bedingungen ab. Die im folgenden genannten Kombinationen können als optimale Bei spiele angesehen werden. Dabei können die Kombinationen von den in dem organischen Lösungsmittel löslichen oder unlöslichen Harzen mit den entsprechenden Lösungsmitteln jeweils frei gewählt werden.The division of the solution in an organic solvent or in an organic solvent insoluble resins depends on the conditions. The in the following combinations can be used as optimal case games are viewed. The combinations of those soluble in the organic solvent or insoluble resins with the appropriate solvents can be chosen freely.
Im folgenden werden typische, zur Wahl stehende Kombina tionen genannt. Dabei werden die erfindungsgemäß einge setzten Lösungsmittel wie folgt klassifiziert.The following are typical Kombina options called. The are used according to the invention set solvents classified as follows.
-
(1) Aromatische Kohlenwasserstoffe:
Benzol, Toluol und Xylol;(1) Aromatic hydrocarbons:
Benzene, toluene and xylene; -
(2) substituierte aromatische Kohlenwasserstof
fe:
Nitrobenzol, Phenol, m-Kresol, Chlorbenzol, Bromben zol und o-Dichlorbenzol;(2) substituted aromatic hydrocarbons:
Nitrobenzene, phenol, m-cresol, chlorobenzene, bromobenzene and o-dichlorobenzene; -
(3) halogenierte Kohlenwasserstoffe:
Chloroform, Methylenchlorid, Dichloräthan und Dÿodäthan;(3) halogenated hydrocarbons:
Chloroform, methylene chloride, dichloroethane and dÿodoethane; -
(4) Ketone:
Aceton, Methyläthylketon und Methyl isobutylketon; (4) Ketones:
Acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; -
(5) Ester:
Äthylacetat und Butylacetat;(5) esters:
Ethyl acetate and butyl acetate; -
(6) cyclische Äther:
Tetrahydrofuran und Dioxan;(6) cyclic ether:
Tetrahydrofuran and dioxane; -
(7) aprotische, dipolare Lösungsmittel:
N,N-Di methylformamid, N-Methyl-2-pyrrolidon und Dimethylsulfoxid;(7) aprotic, dipolar solvents:
N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone and dimethyl sulfoxide; -
(8) Alkohole:
Methanol, Äthanol, Propanol und Butanol; und(8) Alcohols:
Methanol, ethanol, propanol and butanol; and -
(9) aliphatische Kohlenwasserstoffe:
Propan, Butan, Hexan, Octan, Decan, Propen, Buten, Hexen, Octen und Decen.(9) aliphatic hydrocarbons:
Propane, butane, hexane, octane, decane, propene, butene, hexene, octene and decene.
Die Löslichkeit des jeweiligen Harzes im jeweiligen Lö sungsmittel kann durch einen einfachen Test leicht be stimmt werden. Im folgenden werden die Löslichkeiten der Harze in den Lösungsmitteln angegeben.The solubility of the respective resin in the respective solution by a simple test be true. The solubilities of Resins specified in the solvents.
Polyalkene:
Polyäthylen, Polypropylen, Poly-4-
methyl-1-penten und Polybuten;
unlöslich in den Lösungsmitteln (1) bis (9);
Polyvinylalkohole:
unlöslich in den Lösungs
mitteln (1) bis (9);
Polyacetale.
unlöslich in den Lösungsmitteln
(1), (4), (5), (8) oder (9);
Polyvinylbutyrale:
(Acetalgrad größer als 70%)
unlöslich in den Lösungsmitteln (1), (5) oder (9);
Polyvinylbutyrale:
(Acetalgrad geringer als 70%)
unlöslich in den Lösungsmitteln (1), (2), (3), (4), (5),
(6), (8) oder (9);
Polycarbonate:
Poly-(oxycarbonyl-1,3-phenylen,
Poly-(oxycarbonyl-1,4-phenylen) - unlöslich in den Lö
sungsmitteln (1) bis (9); Poly-(oxyäthylenoxytere
phthaloyl) - unlöslich in den Lösungsmitteln (3) bis (5)
und (8) und (9);
thermoplastische Polyurethane:
unlöslich in den
Lösungsmitteln (1) bis (6), (8) und (9);
Polyamide:
(a) 4-Nylon - unlöslich in den Lö
sungsmitteln (1), (3), (4), (5), (6) und (7); (b) 6-Nylon -
unlöslich in den Lösungsmitteln (1), (3), (4), (5), (8)
und (9); (c) 6,6-Nylon - unlöslich in den Lösungsmitteln
(1), (3), (4), (5) und (9); (d) 6,10-Nylon - unlöslich
in den Lösungsmitteln (1) und (3) bis (9); (e) 11-Nylon -
unlöslich in den Lösungsmitteln (1) bis (6), (8) und (9);
Polyvinylidenchlorid:
unlöslich in den Lösungs
mitteln (1), (2), (8) und (9);Polyalkenes:
Polyethylene, polypropylene, poly-4-methyl-1-pentene and polybutene; insoluble in solvents (1) to (9);
Polyvinyl alcohols:
insoluble in the solvents (1) to (9);
Polyacetals.
insoluble in solvents (1), (4), (5), (8) or (9);
Polyvinyl butyrals:
(Acetal degree greater than 70%) insoluble in solvents (1), (5) or (9);
Polyvinyl butyrals:
(Acetal degree less than 70%) insoluble in solvents (1), (2), (3), (4), (5), (6), (8) or (9);
Polycarbonates:
Poly- (oxycarbonyl-1,3-phenylene, poly- (oxycarbonyl-1,4-phenylene) - insoluble in solvents (1) to (9); poly- (oxyethyleneoxyter phthaloyl) - insoluble in solvents (3) to (5) and (8) and (9);
thermoplastic polyurethanes:
insoluble in solvents (1) to (6), (8) and (9);
Polyamides:
(a) 4-nylon - insoluble in solvents (1), (3), (4), (5), (6) and (7); (b) 6-nylon - insoluble in solvents (1), (3), (4), (5), (8) and (9); (c) 6,6-nylon - insoluble in solvents (1), (3), (4), (5) and (9); (d) 6,10-nylon - insoluble in solvents (1) and (3) through (9); (e) 11-nylon - insoluble in solvents (1) through (6), (8) and (9);
Polyvinylidene chloride:
insoluble in the solvents (1), (2), (8) and (9);
Polystyrol; ABS und AS:
(Acrylnitril-Butadien-
Styrol; Acrylnitril-Styrol) - löslich in den Lösungs
mitteln (1) bis (7) und (9);
Polyvinylchlorid und Copolymere:
löslich in den
Lösungsmitteln (1) bis (7);
Polyacrylat und Copolymere:
löslich in den Lö
sungsmitteln (1) bis (7);
Polymethacrylat und Copolymere:
löslich in den
Lösungsmitteln (1) bis (8);
Polyvinylacetat und Polyäthylen-Vinylacetat:
löslich in den Lösungsmitteln (1) bis (8);
Acetylcellulose:
löslich in den Lösungsmitteln
(2) bis (5), (7) und (8);
Polyester:
Polyäthylenterephthalat und Poly
butylenterephthalat - löslich in den Lösungsmitteln (1)
bis (7);
Polycarbonate:
Poly-(oxycarbonyloxy-1,4-phenylen
isopropyliden-1,4-phenylen) - löslich in den Lösungsmit
teln (2), (3), (6) und (7); Poly-(oxycarbonyloxy-1,4-
phenylen-2-pentyliden-1,4-phenylen) - löslich in den Lö
sungsmitteln (1) bis (3) und (5) bis (7);
Polyphenylenoxide:
löslich in den Lösungsmitteln
(1) bis (3).Polystyrene; ABS and AS:
(Acrylonitrile butadiene styrene; acrylonitrile styrene) - soluble in the solvents (1) to (7) and (9);
Polyvinyl chloride and copolymers:
soluble in solvents (1) to (7);
Polyacrylate and copolymers:
soluble in the solvents (1) to (7);
Polymethacrylate and copolymers:
soluble in solvents (1) to (8);
Polyvinyl acetate and polyethylene vinyl acetate:
soluble in solvents (1) to (8);
Acetyl cellulose:
soluble in solvents (2) to (5), (7) and (8);
Polyester:
Polyethylene terephthalate and poly butylene terephthalate - soluble in solvents (1) to (7);
Polycarbonates:
Poly- (oxycarbonyloxy-1,4-phenylene isopropylidene-1,4-phenylene) - soluble in solvents (2), (3), (6) and (7); Poly (oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-2-pentylidene-1,4-phenylene) - soluble in the solvents (1) to (3) and (5) to (7);
Polyphenylene oxides:
soluble in solvents (1) to (3).
Die Löslichkeiten der Harze in den jeweiligen Lösungsmit teln hängen von den Molekulargewichten der Harze sowie von der Temperatur und anderen Faktoren ab. Man kann die jeweiligen Löslichkeiten jedoch durch einfache Tests leicht bestimmen.The solubility of the resin in the respective solution depends on the molecular weights of the resins as well on temperature and other factors. You can do that respective solubilities, however, by simple tests easily determine.
Bei der Auswahl der Kombination des in einem organischen Lösungsmittel löslichen Harzes und des in einem organi schen Lösungsmittel unlöslichen Harzes wird vorzugsweise eine Matrix des in dem organischen Lösungsmittel löslichen Harzes gebildet.When choosing the combination of the in an organic Solvent-soluble resin and in an organic The solvent-insoluble resin is preferred a matrix of the soluble in the organic solvent Resin formed.
Vorzugsweise wird ein Weichmacher für das in dem organi schen Lösungsmittel lösliche Harz zugemischt. Dadurch kann das Formverfahren einfach durchgeführt werden und das Harz kann aus dem Formkörper leicht herausgelöst wer den. Die Dichte des durch Ausbrennen erhaltenen Produktes wird erhöht, ohne daß eine Rißbildung auftritt. Unter Be zugnahme auf die Beschreibung in Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Band 10, Seiten 228 bis 306, können geeignete Weichmacher ausgewählt werden.Preferably, a plasticizer for the in the organi mixed solvent-soluble resin. Thereby the molding process can be carried out easily and the resin can be easily removed from the molded body the. The density of the product obtained by burning out is increased without cracking. Under Be access to the description in Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Volume 10, pages 228 to 306, suitable plasticizers can be selected.
Typische Weichmacher umfassen Phosphorsäureester, wie Tricresylphosphat, Triphenylphosphat und Cresyldiphenyl phosphat; Phthalsäureester, wie Butyloctylphthalat, Di butylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Diäthylphthalat, Di hexylphthalat, Diisodecylphthalat, Di-2-methoxyäthyl phthalat, Dimethylphthalat, Ditridecylphthalat, Di-2- äthylhexylphthalat, Diisooctyl- und gemischtes Octyl phthalat, n-Octyl-n-decylphthalat, Isooctylisodecyl phthalat und andere Phthalsäureester; Trimellitsäure ester; andere aromatische Weichmacher; Adipinsäureester, wie Diisodecyladipat, Di-2-äthylhexyladipat, Octyldecyl adipat, Diisobutyladipat, Diisooctyladipat und andere Adipate; Azelainsäureester; komplexe lineare Polyester und polymere Weichmacher; epoxidierte Ester, wie epoxidier tes Sojaöl und Octylepoxytallat; Dibutylmaleat; Glycerin monoricinoleat; Isopropylmyristat; Isopropylpalmitat; Ölsäureester, wie Butyloleat, Glycerintrioleat, Methyl oleat, n-Propyloleat und Isopropyloleat; Phosphorsäure ester; Sebacinsäureester, wie Dibutylsebacat und Di-(2- äthylhexyl)-sebacat; Stearinsäureester, wie n-Butylstearat; andere Stearinsäureester und Stearinsäure; sowie Tri äthylenglykol-di-(caprylat-caprat). Insbesondere bei den Harzen vom in organischen Lösungsmitteln löslichen Typ können, abhängig von den jeweiligen Harzen, weitere Weich macher verwendet werden.Typical plasticizers include phosphoric acid esters such as Tricresyl phosphate, triphenyl phosphate and cresyl diphenyl phosphate; Phthalic acid esters, such as butyl octyl phthalate, Di butyl phthalate, dicyclohexyl phthalate, diethyl phthalate, di hexyl phthalate, diisodecyl phthalate, di-2-methoxyethyl phthalate, dimethyl phthalate, ditridecyl phthalate, di-2- ethylhexyl phthalate, diisooctyl and mixed octyl phthalate, n-octyl-n-decylphthalate, isooctylisodecyl phthalate and other phthalic acid esters; Trimellitic acid ester; other aromatic plasticizers; Adipic acid esters, such as diisodecyl adipate, di-2-ethylhexyl adipate, octyldecyl adipate, diisobutyl adipate, diisooctyl adipate and others Adipates; Azelaic acid esters; complex linear polyester and polymeric plasticizers; epoxidized esters, such as epoxidized soybean oil and octylepoxy tallate; Dibutyl maleate; Glycerin monoricin oleate; Isopropyl myristate; Isopropyl palmitate; Oleic acid esters, such as butyl oleate, glycerol trioleate, methyl oleate, n-propyl oleate and isopropyl oleate; Phosphoric acid ester; Sebacic acid esters such as dibutyl sebacate and di- (2- ethylhexyl) sebacate; Stearic acid esters such as n-butyl stearate; other stearic acid esters and stearic acid; as well as tri ethylene glycol di (caprylate caprate). Especially with the Resins of a type soluble in organic solvents can, depending on the respective resins, further soft be used.
Das Verhältnis des in dem organischen Lösungsmittel lös lichen Harzes zu dem in dem organischen Lösungsmittel un löslichen Harz liegt vorzugsweise in einem Bereich von 95 bis 30 Gew.-% : 5 bis 70 Gew.-%. Falls die Menge des erste ren weniger als 30 Gew.-% und die Menge des letzteren mehr als 70 Gew.-% beträgt, beobachtet man die Nachteile des her kömmlichen Verfahrens. Falls hingegen der Anteil des zu erst genannten Harzes mehr als 95 Gew.-% und der Anteil des zuletzt genannten Harztyps weniger als 5 Gew.-% beträgt, kann bei dem durch Spritzpreßverfahren hergestellten Form körper während der Handhabung desselben eine Deformation oder das Zerbrechen verursacht werden.The ratio of that dissolved in the organic solvent resin to that in the organic solvent soluble resin is preferably in a range of 95 to 30% by weight: 5 to 70% by weight. If the amount of the first ren less than 30 wt .-% and the amount of the latter more than 70% by weight, the disadvantages of the are observed conventional procedure. If, on the other hand, the share of the first mentioned resin more than 95 wt .-% and the proportion of the latter type of resin is less than 5% by weight, can in the form produced by injection molding deformation during handling or causing the breakage.
Es wird insbesondere bevorzugt, 85 bis 40 Gew.-% des lös lichen Harzes und 15 bis 60 Gew.-% des unlöslichen Harzes zu kombinieren. Bei diesen Verhältnissen wird keine Defor mation oder Bruch des durch Spritzpressen erhaltenen Form körpers beobachtet. Das Verfahren zur Entfernung der Harze ist einfach und es tritt keine Rißbildung oder Expansion auf. It is particularly preferred 85 to 40 wt .-% of the solution Lich resin and 15 to 60 wt .-% of the insoluble resin to combine. With these conditions, no defor Mation or breakage of the shape obtained by injection molding body observed. The procedure for removing the resins is simple and there is no cracking or expansion on.
Als in organischem Lösungsmittel lösliches Harz wird be vorzugt Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polyoxy-1,4- phenylensulfonyl-1,4-phenylen verwendet. Als in organi schem Lösungsmittel unlösliches Harz wird vorzugsweise Polyäthylen, Polypropylen (isotaktisch) oder ein Poly vinylalkohol verwendet. Diese Harze werden deshalb bevor zugt, weil die Verformbarkeit durch Spritzpressen bemer kenswert gut ist und keine Rißbildung oder Expansion ver ursacht wird. Die genannten Harze werden bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren daher besonders bevorzugt einge setzt. Beim Auflösen des Harzes in dem organischen Lö sungsmittel können zwei oder mehrere Lösungsmittelarten verwendet werden, und es ist möglich, die Harze aufein anderfolgend in jedem der Lösungsmittel aufzulösen.As a resin soluble in organic solvent be preferably polystyrene, polyvinyl chloride or polyoxy-1,4- phenylene sulfonyl-1,4-phenylene used. As in organi Resin-insoluble resin is preferred Polyethylene, polypropylene (isotactic) or a poly vinyl alcohol used. These resins are therefore before increases because the deformability caused by injection molding is good and does not crack or expand is caused. The resins mentioned are invented by the process according to the invention is therefore particularly preferred puts. When dissolving the resin in the organic solvent solvents can be two or more types of solvents be used and it is possible for the resins to subsequently dissolve in each of the solvents.
Erfindungsgemäß kann das Harz in Verbindung mit einem Weichmacher und einem Trennmittel sowie einem Füllstoff eingesetzt werden, falls dadurch keine Schwierigkeiten verursacht werden. Es ist insbesondere bevorzugt, einen Weichmacher einzuverleiben. Das Gewichtsverhältnis des Weichmachers zu dem Harz hängt von den Bedingun gen des Spritzpreß-Formverfahrens, den Arten und Mengen der Harze und vom Verhältnis des Keramikpulvers oder Metallpulvers zu dem Harz ab und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 50 Gew.-%: 99 bis 50 Gew.-% und insbesondere in einem Bereich von 3 bis 30 Gew.-%: 97 bis 70 Gew.-%.According to the invention, the resin can be combined with a Plasticizer and a release agent and a filler be used if this does not cause any difficulties caused. It is particularly preferred to use one Incorporate plasticizers. The weight ratio of the Plasticizer to the resin depends on the conditions the injection molding process, the types and Amounts of resins and the ratio of ceramic powder or metal powder to the resin and lies preferably in a range from 1 to 50% by weight: 99 to 50% by weight and in particular in a range from 3 to 30% by weight: 97 to 70% by weight.
Geeignete Keramikmaterialien, die erfindungsgemäß einge setzt werden, umfassen Siliciumnitrid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliciumcarbid, Cordierit, Wolframcarbid, Aluminiumnitrid, Aluminiumtitanat, Zirkon und Mullit.Suitable ceramic materials, which according to the invention include silicon nitride, alumina, Zirconium oxide, silicon carbide, cordierite, tungsten carbide, Aluminum nitride, aluminum titanate, zircon and mullite.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf ein Spritz preßformverfahren angewendet werden, bei dem ein Metall pulver anstelle des Keramikpulvers verwendet wird. Ge eignete Metallpulver umfassen Silicium, Titan und Zirkon.The method according to the invention can also be applied to a spray press molding process are used in which a metal powder is used instead of the ceramic powder. Ge Suitable metal powders include silicon, titanium and zircon.
Das Formverfahren ist nicht kritisch. Vorzugsweise wird ein Spritzpreß- oder ein Strangpreß-Formverfahren oder ein ähnliches Verfahren durchgeführt, um die ange strebten Ergebnisse zu erzielen.The molding process is not critical. Preferably an injection molding or an extrusion molding process or a similar process to the specified strived to achieve results.
Das volumetrische Verhältnis des Keramikpulvers oder des Metallpulvers zu der gesamten Mischung wird entsprechend ausgewählt, um eine formbare Mischung zu erhalten, und liegt vorzugsweise im Bereich von 25 bis 75 Vol-%, ins besondere 38 bis 55 Vol-%. Falls das Verhältnis geringer als 25 Vol-% ist, ist die Harzmenge zu gering, um ein Formverfahren durchzuführen. Falls hingegen das Verhältnis größer als 75 Vol-% beträgt, ist die Schrumpfung bei der Reaktionsstufe des Ausbrennens zu groß, und es ist schwie rig, das lösliche Harz zu entfernen und die Maßgenauig keit des Formkörpers zu gewährleisten.The volumetric ratio of the ceramic powder or Metal powder to the entire mixture is made accordingly selected to obtain a moldable mixture, and is preferably in the range from 25 to 75% by volume, ins special 38 to 55% by volume. If the ratio is lower than 25 vol%, the amount of resin is too small to be a To carry out molding processes. If, on the other hand, the ratio is greater than 75 vol%, the shrinkage in the Burn-out reaction level too large and it is difficult rig to remove the soluble resin and the dimensional accurate To ensure speed of the molded body.
Die verwendete Maschine zur Durchführung des Spritzpreß verfahrens oder des Strangpreß-Formverfahrens sowie das Formverfahren sind nicht kritisch. Es kann eine herkömm liche Maschine und ein herkömmliches Verfahren gewählt werden.The machine used to carry out the transfer molding process or the extrusion molding process and the Molding processes are not critical. It can be a conventional machine and a conventional process will.
Das geformte Produkt wird folgendermaßen behandelt. Der Formkörper wird in ein Bad eines organischen Lösungsmit tels eingetaucht, um das lösliche Harz aus dem Formkörper herauszulösen und in das Lösungsmittel zu überführen. Man kann das organische Lösungsmittel dabei rühren oder eine Ultraschallbehandlung anwenden oder das Auflösen mittels anderer Verfahren beschleunigen, vorausgesetzt, daß der Formkörper dabei nicht deformiert oder zerbrochen wird. The molded product is treated as follows. The Shaped body is in a bath of an organic solvent dipped to remove the soluble resin from the molded body dissolve and transfer into the solvent. Man can stir the organic solvent or a Apply ultrasound treatment or dissolve using speed up other procedures, provided that the Shaped body is not deformed or broken.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das restliche Harz durch ein Ausbrennverfahren entfernt. Bei der Ver fahrensstufe des Ausbrennens wird der Formkörper gewöhn lich auf etwa 350 bis 450°C erhitzt. Dabei wird von Zim mertemperatur bis etwa 250°C die Temperatur um etwa 50°C/h erhöht. Von etwa 250 bis etwa 450°C wird die Tem peratur um etwa 100°C/h erhöht, und gewöhnlich wird der Formkörper etwa 1 h bei etwa 450°C erhitzt. Die Temperatur und die Bedingungen, unter denen das Ausbrennen erfolgt, können in Abhängigkeit von der Harzart, insbesondere ab hängig von der Art des unlöslichen Harzes, variiert wer den.In the process according to the invention, the rest Resin removed by a burnout process. When ver burned out stage of the molded body Lich heated to about 350 to 450 ° C. Zim temperature up to about 250 ° C the temperature around 50 ° C / h increased. From about 250 to about 450 ° C, the tem temperature increased by about 100 ° C / h, and usually the Molded body heated at about 450 ° C for about 1 h. The temperature and the conditions under which the burnout takes place can depend on the type of resin, in particular depending on the type of insoluble resin, who varies the.
Die zum Ausbrennen benutzte Vorrichtung kann ein elektri scher Ofen des Typs sein, bei dem Heißluft im Kreislauf geführt wird. Es ist ebenfalls möglich, den Formkörper bei der Verfahrensstufe des Ausbrennens auf eine Tempera tur zu erhitzen, bei der nicht nur die restlichen Harze entfernt werden, sondern auch die Calcinierung und das Sintern des Keramikpulvers oder des Metallpulvers ein treten. Die Wirkung des Weichmachers wird auch bei der Verfahrensstufe des Ausbrennens beobachtet.The device used for burnout can be an electri be of the type in which hot air is circulated to be led. It is also possible to use the molded body in the process stage of burning out to a tempera to heat in which not only the remaining resins removed, but also the calcination and that Sinter the ceramic powder or the metal powder to step. The effect of the plasticizer is also in the Burnout process stage observed.
Es wurden die Zeiten, die zur Auflösung der Harze nötig sind, untersucht. Die Lösezeit wird folgender maßen bestimmt: Es werden durch Verformung des jeweiligen Harzes mittels eines Spritzpreßverfahrens Kügelchen (Pellets) mit einer Querschnittsfläche von 4×4 mm (2,5 g) gebildet, die keine Porosität aufweisen. 2,5 g der aus dem Harz gebildeten Pellets werden in 50 g des jeweiligen Lö sungsmittels bei 20 bis 50°C heftig gerührt, und es wird die Zeit bestimmt, die nötig ist, um alles Harz aufzulösen. Die erfindungsgemäß eingesetzten löslichen Harze sollten eine Lösezeit von weniger als 100 h und vorzugsweise we niger als 50 h aufweisen. Die erfindungsgemäß verwendeten unlöslichen Harze sollten eine Lösezeit von mehr als 100 h aufweisen.There were the times when the dissolution of the Resins are needed. The release time is as follows dimensions determined: It is by deformation of the respective Resin by means of an injection molding process (Pellets) with a cross-sectional area of 4 × 4 mm (2.5 g) formed that have no porosity. 2.5 g of from the Resin-formed pellets are in 50 g of the respective Lö solvent stirred vigorously at 20 to 50 ° C, and it will determines the time it takes to dissolve all the resin. The soluble resins used according to the invention should a dissolving time of less than 100 h and preferably we have less than 50 h. The used according to the invention insoluble resins should have a dissolving time of more than 100 h.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.In the following the invention is illustrated by examples and Comparative examples explained in more detail.
In einen als Autoklav ausgebildeten Kneter gibt man 76,4 Gew.-% (50 Vol-%) Siliciumnitridpulver, 15,3 Gew.-% Polystyrol, 3,8 Gew.-% Polyäthylen, 2,8 Gew.-% Stearinsäure und 1,7 Gew.-% Diäthylphthalat. Die Komponenten werden un ter einem Druck von 2,5 bar bei 180°C geknetet und aus der Mischung werden Pellets mit Durchmessern von 3 bis 5 mm geformt. Mit den Pellets wird ein Spritzpreßform verfahren durchgeführt. Dabei wird mit einer Spritzpresse bei einer Zylindertemperatur von 250°C unter einem Spritzdruck von 981 bar und einer Formtemperatur von 50°C eine Platte mit einer Größe von 60 mm×100 mm×8 mm erhalten. Die resultierende Platte wird 40 h bei 15°C in Methylenchlorid eingetaucht, das sich in einem 2-l-Tank mit Deckel befindet. Durch Bestimmung des Gewichtsverlustes des Produktes findet man, daß etwa 93 Gew.-% der Gesamtmen ge an Polystyrol, Stearinsäure und Diäthylphthalat sich aufgelöst haben. Bei dem Produkt wird keine Rißbildung und keine Deformation beobachtet. Das Produkt wird in Stickstoffatmosphäre ausgebrannt, indem man mit einer Rate von 200°C/h von Zimmertemperatur bis 1750°C erhitzt. Da bei werden die restlichen Harze entfernt und das Produkt wird gesintert. Das Sinterprodukt weist keine Risse oder Deformation auf. Die Lösezeit bei 30°C von Polystyrol in Methylen chlorid beträgt 0,15 h. Andererseits beträgt die Lösezeit des Polyäthylens in Methylenchlorid bei 50°C mehr als 100 h. In a kneader designed as an autoclave, put 76.4% by weight (50% by volume) silicon nitride powder, 15.3% by weight Polystyrene, 3.8% by weight of polyethylene, 2.8% by weight of stearic acid and 1.7 wt% diethyl phthalate. The components are un kneaded at a pressure of 2.5 bar at 180 ° C The mixture is pellets with diameters from 3 to 5 mm shaped. A pelletizing mold is made with the pellets procedure carried out. This is done with an injection press at a cylinder temperature of 250 ° C below one Injection pressure of 981 bar and a mold temperature of 50 ° C a plate with a size of 60 mm × 100 mm × 8 mm receive. The resulting plate is in for 40 h at 15 ° C Methylene chloride immersed in a 2 liter tank with lid. By determining weight loss of the product is found to be about 93% by weight of the total of polystyrene, stearic acid and diethyl phthalate have dissolved. There is no cracking in the product and no deformation was observed. The product is in Nitrogen atmosphere burned out by going at a rate heated from 200 ° C / h from room temperature to 1750 ° C. There the remaining resins and the product are removed is sintered. The sintered product has no cracks or Deformation on. The dissolving time at 30 ° C of polystyrene in methylene chloride is 0.15 h. On the other hand, the Dissolution time of the polyethylene in methylene chloride at 50 ° C more than 100 h.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt. Unter Ver wendung von 77,3 Gew.-% (52 Vol-%) Siliciumnitridpulver, 13,8 Gew.-% Polyvinylchlorid, 5,9 Gew.-% Polypropylen (iso taktisch), 1,5 Gew.-% Diäthylphthalat und 1,5 Gew.-% Stearin säure werden Pellets hergestellt, und es wird mit den Pellets ein Spritzpreßformverfahren durchgeführt, um eine Formplatte zu erhalten. Die resultierende Formplatte wird 41 h bei 15°C in Tetrahydrofuran eingetaucht, das in den bei Beispiel 1 verwendeten Tank gefüllt wurde. Durch Be stimmung des Gewichtsverlustes des Produktes findet man, daß etwa 92 Gew.-% der Gesamtmenge an Polyvinylchlorid, Stearinsäure und Diäthylphthalat sich gelöst haben. Es wird keine Rißbildung und keine Deformation des Produktes beobachtet.The procedure of Example 1 is repeated. Under Ver using 77.3% by weight (52% by volume) of silicon nitride powder, 13.8% by weight of polyvinyl chloride, 5.9% by weight of polypropylene (iso tactical), 1.5% by weight of diethyl phthalate and 1.5% by weight of stearin acid pellets are made and it is made with the A pelletized injection molding process was carried out to produce a Obtain mold plate. The resulting molding plate will 41 h at 15 ° C immersed in tetrahydrofuran, which in the used in Example 1 tank was filled. By Be one finds mood of the weight loss of the product, that about 92% by weight of the total amount of polyvinyl chloride, Stearic acid and diethyl phthalate have dissolved. It there is no cracking and no deformation of the product observed.
Gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 wird ein Sinterprodukt hergestellt. Das Sinterprodukt zeigt keine Risse und kei ne Deformation. Die Lösezeit bei 20°C von Polyvinylchlorid in Tetra hydrofuran beträgt 0,67 h. Andererseits beträgt die Lösezeit des isotaktischen Polypropylens in Tetrahydro furan bei 50°C mehr als 100 h.Following the procedure of Example 1 is a sintered product produced. The sintered product shows no cracks and no kei no deformation. The dissolution time at 20 ° C of polyvinyl chloride in tetra hydrofuran is 0.67 h. On the other hand, the dissolution time of isotactic polypropylene in tetrahydro furan at 50 ° C for more than 100 h.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird jeweils wiederholt. Da bei werden jedoch die Harze und die Keramikpulver oder die Metallpulver sowie die Weichmacher und anderen Additi ve verwendet, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind. Unter Variation der Reaktionsbedingungen werden jeweils Sinterprodukte hergestellt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt. The procedure of Example 1 is repeated in each case. There however, the resins and the ceramic powder or the metal powders as well as the plasticizers and other additi ve used, which are listed in the following table. Varying the reaction conditions Sintered products manufactured. The results are in the Table summarized.
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